基于可调变压器的压控振荡器的制作方法

1.本实用新型属于压控振荡器技术领域，具体涉及一种基于可调变压器的压控振荡器。


背景技术：

2.近年来,随着人们通信需求的暴长，通信市场得到了迅猛的发展，这对无线通信技术和无线通信系统的要求也越来越严苛。其中，对通信系统带宽的提升和工作频率的升高已经是每一代通信系统需要解决的核心问题。单个通信系统可以工作在跨度较大的不同频段，并可实现自由切换，对每个技术人员来说都是极具难度的挑战。作为通信系统的核心模块，压控振荡器直接决定了通信系统的工作频段和带宽。
3.压控振荡器配置可调lc网络是实现上述需求的常用手段。实现可调lc网络的方法大致有三种，可调电容c，基于负反馈放大器实现有源电感l以及和利用开关控制通断的无源电感阵列等。可调电容c会改变lc网络的q值，降低压控振荡器的性能。有源电感的控制电路难以实现，且会引入噪声进而降低压控振荡器的性能。无源电感阵列中用于控制的开关会加大版图设计难度，也不容易实现高精度的细调。
4.因此，针对上述问题，予以进一步改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种基于可调变压器的压控振荡器，其用于实现对压控振荡器的工作频段进行调节，其具有结构简单、使用方便和安全稳定等优点。
6.为达到以上目的，本实用新型提供一种基于可调变压器的压控振荡器，用于调节压控振荡器的工作频段，包括无源可调电感和振荡组件，其中：
7.所述无源可调电感包括变压器、电容组c1和与电容组c1相匹配的开关s1，所述变压器包括初级线圈l1和次级线圈l2，所述次级线圈l2的两端连接有所述电容组c1和所述开关s1；
8.所述振荡组件包括电流源i1、电流源i2、晶体管j1和晶体管j2，其中：
9.所述初级线圈l1的第一连接端与所述晶体管j1的集电极电性连接并且所述初级线圈l1的第二连接端与所述晶体管j2的集电极电性连接，所述晶体管 j1的发射极通过所述电流源i1接地并且所述晶体管j2的发射极通过所述电流源i2接地。
10.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述晶体管j1的基极和所述初级线圈l1的第二连接端之间连接有耦合电容c6并且所述晶体管j2的基极和所述初级线圈l1的第一连接端之间连接有耦合电容c5。
11.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述初级线圈l1的第一连接端和第二连接端之间连接有压控可变电容c0。
12.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电流管i1的两端并接有滤波电容c3并且所述电流管i2的两端并接有滤波电容c4。
13.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述晶体管j1和所述晶体管j2为交叉耦合结构。
附图说明
14.图1是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的无源可调电感图。
15.图2是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的无源可调电感的并联图。
16.图3是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的无源可调电感的串联图。
17.图4是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的无源可调电感的开关闭合状态等效电路图。
18.图5是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的无源可调电感的开关断开状态等效电路图。
19.图6是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的电路图。
20.图7是本实用新型的基于可调变压器的压控振荡器的扫频仿真结果图。
具体实施方式
21.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
22.本实用新型公开了基于可调变压器的压控振荡器，下面结合优选实施例，对实用新型的具体实施例作进一步描述。
23.在本实用新型的实施例中，本领域技术人员注意，本实用新型涉及的电流源和开关等可被视为现有技术。
24.本实用新型公开了一种基于可调变压器的压控振荡器，用于调节压控振荡器的工作频段，包括无源可调电感和振荡组件，其中：
25.所述无源可调电感包括变压器、电容组c1和与电容组c1相匹配的开关s1，所述变压器包括初级线圈l1和次级线圈l2，所述次级线圈l2的两端连接有所述电容组c1和所述开关s1；
26.所述振荡组件包括电流源i1、电流源i2、晶体管j1和晶体管j2，其中：
27.所述初级线圈l1的第一连接端与所述晶体管j1的集电极电性连接并且所述初级线圈l1的第二连接端与所述晶体管j2的集电极电性连接，所述晶体管 j1的发射极通过所述电流源i1接地并且所述晶体管j2的发射极通过所述电流源i2接地。
28.具体的是，所述晶体管j1的基极和所述初级线圈l1的第二连接端之间连接有耦合电容c6并且所述晶体管j2的基极和所述初级线圈l1的第一连接端之间连接有耦合电容c5。
29.更具体的是，所述初级线圈l1的第一连接端和第二连接端之间连接有压控可变电容c0。
30.进一步的是，所述电流管i1的两端并接有滤波电容c3并且所述电流管i2 的两端并接有滤波电容c4。
31.更进一步的是，所述晶体管j1和所述晶体管j2为交叉耦合结构。
32.本实用新型的原理为：
33.本实用新型提出了一种基于变压器的压控振荡器，其中无源可调电感主要包括变压器l1、l2，开关s1和电容c1组。其中变压器指任何基于电感耦合传递电子能量的器件，两个电感可以形状不同，可以材质不同，衬底或者基板也可以不同。电容可以是一个电容或多个电容。开关指所有可实现两种切换状态的器件，闭合和断开。开关与材质无关，可以是cmos工艺，可以是mems工艺等。开关和电容的组合方式有两种，可按照需求接成串联和并联两种形式，c1 也可为可变电阻，见图2和图3。
34.其基本工作原理是这样的：将图1中的电路分两种情况画出等效电路，一是开关闭合的状态，见图4；另一种是开关断开的状态，见图5。
35.如图4所示，开关闭合时，次级线圈闭合，有感应电流流过，从初级线圈看进去的等效电感leff＝l1-lm+lm//(l2-lm+c1)，且该值大于l1。
36.如图5所示，开关断开时，次级线圈中无感应电流，从初级线圈看进去的等效电感leff＝(l1-lm)+lm＝l1。
37.图6为基于本实用新型中的无源可调电感实现的双频段压控振荡器。其中 i1和i2为电流源，j1和j2为连成交叉耦合形式的晶体管，c5和c6为耦合电容，c0为压控可变电容，c3和c4为滤波电容。l1和l2为变压器，s1和c1 为开关和电容组。图7为用该结构实现的工作在25ghz-35ghz频段的压控振荡器的扫频仿真结果图。
38.本实用新型的优点为：
39.电感的品质因数q＝jwl/r。当开关闭合时，本实用新型中的可调无源电感的等效电感值增大，虽然开关引入了损耗，增大了r，但是q值可在一定程度上变化很小，尤其在l很大的情况下。
40.开关和电容组的个数可以按需调整，电容的大小也可按需调整，因为等效电感可以实现较大的粗调范围。如果电容为可变电容，还可以实现一定范围的精细调节范围。
41.值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的电流源和开关等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。
42.对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。